CN106907337A - 屏蔽泵的轴向力测试系统及方法 - Google Patents

屏蔽泵的轴向力测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种立式屏蔽泵的轴向力测试系统及方法，测试系统包括泵体、叶轮、前端盖、转子、定子、推力轴承和检测装置，泵体前端与盖板固定连接；叶轮、前轴承座和前端盖设置在泵体内；泵体内壁与叶轮之间存在间隙；前轴承座与前端盖固定连接，前端盖与前轴承座之间存在间隙；叶轮与转子同轴固定，转子外部设有定子，转子与定子通过屏蔽套隔开；推力轴承设置在转子与屏蔽泵后端中间，推力轴承两侧安装有支撑架。本发明可实现屏蔽泵的轴向力的测量，为屏蔽泵轴向力平衡装置的选择与设计提供了有效可靠的依据。

Description

屏蔽泵的轴向力测试系统及方法
技术领域
本发明属于机械技术领域，特别涉及屏蔽泵的轴向力测试系统及方法。
背景技术
屏蔽泵轴向力是否平衡影响到屏蔽泵能否安全可靠运行。轴向力由推力盘与滑动轴承的轴向端面摩擦副承担，轴向力过大，造成轴承磨损加剧，轴向间隙变大，使屏蔽泵轴承的使用寿命急速降低，甚至导致电泵无法正常运行，造成事故。屏蔽泵发生停机故障，大部分原因都是由于轴向力没有得到有效的平衡或石墨轴承损坏。因而对屏蔽泵轴向力准确、高效的计算，并且有效的将轴向力进行平衡，对于屏蔽泵的使用寿命以及安全可靠的运行有着重要的意义。
发明内容
发明目的：
本发明目的在于提供一种屏蔽泵的轴向力测试系统及方法，其目的是为了解决运用传统方法不能有效的进行屏蔽泵轴向力测量的问题。该测试系统及方法可靠、稳定，能够得到全工况下的轴向力大小，通过测量屏蔽泵全工况下的盖板力、动反力与屏蔽泵推力轴承所承载的总轴向力进行比较分析，为屏蔽泵轴向力平衡装置的选择与设计提供了有效可靠的依据。
技术方案：
一种屏蔽泵的轴向力测试系统，包括泵体、叶轮、前端盖、转子、定子、推力轴承和检测装置，泵体前端与盖板固定连接；叶轮、前轴承座和前端盖设置在泵体内；泵体内壁与叶轮之间存在间隙；前轴承座与前端盖固定连接，前端盖与前轴承座之间存在间隙；叶轮与转子同轴固定，转子外部设有定子，转子与定子通过屏蔽套隔开；推力轴承设置在转子与屏蔽泵后端中间，推力轴承两侧安装有支撑架；检测装置为镶嵌在泵体前端的第一压电传感器、镶嵌在前轴承座的第二压电传感器、安装在泵体进出口位置的流量计、以及镶嵌在支撑架上的第三压电传感器。
泵体前端与盖板通过螺栓连接。
第一压电传感器为16个，16个第一压电传感器均匀镶嵌在泵体前端断面轴向位置。
第二压电传感器为16个，16个第二压电传感器均匀镶嵌在前轴承座轴向位置上。
支撑架为2个，通过螺栓固定在推力轴承前后两侧，第三压电传感器为16个，布置在每个支撑架轴向位置上。
流量计为2个，分别安装在泵体进口和出口位置。
测试系统还包括用于收集压电传感器的测量值的数据收集系统，数据收集系统通过推力轴承后侧支撑架压电传感器数据线和推力轴承前侧支撑架压电传感器数据线连接第三压电传感器，通过前轴承座压电传感器数据线连接第二压电传感器，通过泵体前端压电传感器数据线连接第一压电传感器。
上述屏蔽泵的轴向力测试系统测试轴向力的方法，步骤如下：
a.启动屏蔽电机泵，在屏蔽电机达到额定转速之前，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器和第二压电传感器测量计算得到为A1，动反力通过流量计测量计算得到为A2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器，测得轴向力为A3；
b. 屏蔽泵正常运转，屏蔽电机达到额定转速，运转过程中推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器和第二压电传感器测量计算得到为B1，动反力通过流量计测量计算得到为B2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器，测得轴向力为B3；
c. 关闭屏蔽电机泵，产生惰转现象，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器和第二压电传感器测量计算得到为C1，动反力通过流量计测量计算得到为C2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器，测得轴向力为C3。
优点及效果：
本发明这种屏蔽泵的轴向力测试系统及方法，具有如下优点和有益效果：
（1）该测试系统及方法可靠、稳定，为屏蔽泵轴向力平衡装置的选择与设计提供了有效可靠的依据。
（2）该测试系统及方法能够得到全工况下屏蔽泵轴向力数据。
（3）该测试系统及方法通过测量、分析由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力的与整体屏蔽泵轴向力，使轴向力测量结果更加准确、有效。
附图说明：
图1为屏蔽泵的轴向力测试系统以及数据收集系统的结构示意图。
图2为泵体前端与第一压电传感器结构示意图。
图3为前轴承座与第二压电传感器结构示意图。
图4为支撑架与第三压电传感器结构示意图，图4（a）为主视图，图4（b）为图4（a）侧视图。
图5为流量计结构示意图。
附图标记说明：
1-盖板，2-泵体，3-叶轮，4-前轴承座，5-前端盖，6-转子，7-定子，8-屏蔽套，9-支撑架，10-推力轴承，11-第一压电传感器，12-第二压电传感器，13-第三压电传感器，14-流量计，15-推力轴承后侧支撑架压电传感器数据线，16-推力轴承前侧支撑架压电传感器数据线，17-数据收集系统，18-前轴承座压电传感器数据线，19-泵体前端压电传感器数据线。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1-图5所示，本发明提供了一种屏蔽泵的轴向力测试系统，包括泵体2、叶轮3、前端盖5、转子6、定子7、推力轴承10和检测装置，其特征在于：泵体2前端与盖板1固定连接；叶轮3、前轴承座4和前端盖5依次设置在泵体2内；泵体2内壁与叶轮3之间存在间隙；前轴承座4与前端盖5固定连接，前端盖5与前轴承座4之间存在间隙；前轴承座4与前端盖5固定连接，能够减少由于形变等因素对第二压电传感器12测量精度的影响。叶轮3与转子6同轴固定，转子6外部设有定子7，转子6与定子7通过屏蔽套8隔开；推力轴承10设置在转子6与屏蔽泵后端中间，推力轴承10两侧安装有支撑架9；检测装置为镶嵌在泵体2前端的第一压电传感器11、镶嵌在前轴承座4的第二压电传感器12、安装在泵体2进出口位置的流量计14、以及镶嵌在支撑架9上的第三压电传感器13。
所述泵体2前端与盖板1通过螺栓连接。
盖板1的尺寸是泵体2前端的2到3倍厚，可减少由于形变等因素对第一压电传感器11测量精度的影响。前轴承座4与前端盖5通过螺栓连接，能够有效减少由于振动、位移引起的测量精度的降低。
如图2所示，所述第一压电传感器11为16个，16个第一压电传感器11均匀镶嵌在泵体2前端断面轴向位置。
如图3所示，所述第二压电传感器12为16个，16个第二压电传感器均匀镶嵌在前轴承座4轴向位置上。
第一压电传感器11和第二压电传感器12用于测量由于叶轮前后盖板不对称产生的主要轴向力，即盖板力，便于平衡装置的选择，如叶轮后盖板开设平衡孔的数量及位置的选择。在测量位置均匀铺满压电传感器，其作用在于对不同位置进行轴向力的测量，便于发现轴向力的变化规律，同时提高测量准确度。
如图1所示，所述支撑架9为2个，通过螺栓固定在推力轴承10前后两侧，如图4所示，第三压电传感器13为16个，布置在每个支撑架9轴向位置上。
第三压电传感器13用于测量作用于推力轴承10上的轴向力，通过测量并比较不同位置产生的轴向力，即盖板力与动反力，与作用于推力轴承10上的总的轴向力，提高测量结果的准确性与可靠性，推力轴承10两侧放置支撑架9，便于测量不同方向产生的轴向力。
如图5所示，所述流量计14为2个，分别安装在泵体2进口和出口位置；可用于测量由于沿轴向进入的的工作流体却沿径向或斜向流出所产生的动反力。
测试系统还包括用于收集压电传感器的测量值的数据收集系统17，数据收集系统17通过推力轴承后侧支撑架压电传感器数据线15和推力轴承前侧支撑架压电传感器数据线16连接第三压电传感器13，通过前轴承座压电传感器数据线18连接第二压电传感器12，通过泵体前端压电传感器数据线19连接第一压电传感器11。
上述屏蔽泵的轴向力测试系统测试轴向力的方法，步骤如下：
a.启动屏蔽电机泵，在屏蔽电机达到额定转速之前，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器11和第二压电传感器12测量计算得到为A1，动反力通过流量计14测量计算得到为A2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器13，测得轴向力为A3；
b. 屏蔽泵正常运转，屏蔽电机达到额定转速，运转过程中推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器11和第二压电传感器12测量计算得到为B1，动反力通过流量计14测量计算得到为B2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器13，测得轴向力为B3；
c. 关闭屏蔽电机泵，产生惰转现象，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器11和第二压电传感器12测量计算得到为C1，动反力通过流量计14测量计算得到为C2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器13，测得轴向力为C3。
本发明所述屏蔽泵的轴向力测试系统，能够得到全工况下的轴向力大小，通过测量屏蔽泵全工况下的盖板力、动反力与屏蔽泵推力轴承所承载的总轴向力进行比较分析，为屏蔽泵轴向力平衡装置的选择与设计提供了有效可靠的依据。测试方法可对全工况进行轴向力的测量，便于寻找屏蔽泵轴向力随各种因素变化的规律，如断电停机过渡过程中屏蔽泵的轴向力对屏蔽泵的安全运转的的影响。

Claims (8)

1.一种屏蔽泵的轴向力测试系统，包括泵体（2）、叶轮（3）、前端盖（5）、转子（6）、定子（7）、推力轴承（10）和检测装置，其特征在于：泵体（2）前端与盖板（1）固定连接；叶轮（3）、前轴承座（4）和前端盖（5）设置在泵体（2）内；泵体（2）内壁与叶轮（3）之间存在间隙；前轴承座（4）与前端盖（5）固定连接，前端盖（5）与前轴承座（4）之间存在间隙；叶轮（3）与转子（6）同轴固定，转子（6）外部设有定子（7），转子（6）与定子（7）通过屏蔽套（8）隔开；推力轴承（10）设置在转子（6）与屏蔽泵后端中间，推力轴承（10）两侧安装有支撑架（9）；检测装置为镶嵌在泵体（2）前端的第一压电传感器（11）、镶嵌在前轴承座（4）的第二压电传感器（12）、安装在泵体（2）进出口位置的流量计（14）、以及镶嵌在支撑架（9）上的第三压电传感器（13）。
2.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：泵体（2）前端与盖板（1）通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：第一压电传感器（11）为16个，16个第一压电传感器（11）均匀镶嵌在泵体（2）前端断面轴向位置。
4.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：第二压电传感器（12）为16个，16个第二压电传感器均匀镶嵌在前轴承座（4）轴向位置上。
5.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：支撑架（9）为2个，通过螺栓固定在推力轴承（10）前后两侧，第三压电传感器（13）为16个，布置在每个支撑架（9）轴向位置上。
6.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：流量计（14）为2个，分别安装在泵体（2）进口和出口位置。
7.根据权利要求1所述的屏蔽泵的轴向力测试系统，其特征在于：测试系统还包括用于收集压电传感器的测量值的数据收集系统（17），数据收集系统（17）通过推力轴承后侧支撑架压电传感器数据线（15）和推力轴承前侧支撑架压电传感器数据线（16）连接第三压电传感器（13），通过前轴承座压电传感器数据线（18）连接第二压电传感器（12），通过泵体前端压电传感器数据线（19）连接第一压电传感器（11）。
8.权利要求1所述屏蔽泵的轴向力测试系统测试轴向力的方法，其特征在于：该方法步骤如下：
a.启动屏蔽电机泵，在屏蔽电机达到额定转速之前，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器（11）和第二压电传感器（12）测量计算得到为A1，动反力通过流量计（14）测量计算得到为A2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器（13），测得轴向力为A3；
b. 屏蔽泵正常运转，屏蔽电机达到额定转速，运转过程中推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器（11）和第二压电传感器（12）测量计算得到为B1，动反力通过流量计（14）测量计算得到为B2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器（13），测得轴向力为B3；
c. 关闭屏蔽电机泵，产生惰转现象，推力轴承承受由于叶轮前后盖板不对称产生的盖板力，指向叶轮吸入口方向以及液体流经叶轮后速度大小和方向产生变化而形成的动反力，指向叶轮后部；盖板力通过第一压电传感器（11）和第二压电传感器（12）测量计算得到为C1，动反力通过流量计（14）测量计算得到为C2，推力轴承所承受的轴向力通过第三压电传感器（13），测得轴向力为C3。
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